หลักการทำงานของเครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดคืออะไร?
หลักการทำงานของเครื่องวัดอุณหภูมิภายนอก
การทำความเข้าใจหลักการทำงาน ตัวบ่งชี้ทางเทคนิค สภาพการทำงานด้านสิ่งแวดล้อม การใช้งานและการบำรุงรักษาเทอร์โมมิเตอร์แบบอินฟราเรดนอกกลุ่มจะช่วยให้ผู้ใช้เลือกและใช้เทอร์โมมิเตอร์แบบอินฟราเรดได้อย่างถูกต้อง
วัตถุทั้งหมดที่มีอุณหภูมิสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์จะปล่อยพลังงานรังสีอินฟราเรดไปยังพื้นที่โดยรอบอย่างต่อเนื่อง ลักษณะการแผ่รังสีอินฟราเรดของวัตถุ—ขนาดของพลังงานการแผ่รังสีและการกระจายตามความยาวคลื่น—มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับอุณหภูมิพื้นผิว ดังนั้น ด้วยการวัดพลังงานอินฟราเรดที่แผ่ออกมาจากตัววัตถุเอง จึงสามารถกำหนดอุณหภูมิพื้นผิวได้อย่างแม่นยำ ซึ่งเป็นพื้นฐานวัตถุประสงค์สำหรับการวัดอุณหภูมิรังสีอินฟราเรด
กฎการแผ่รังสีของวัตถุดำ:
วัตถุสีดำเป็นหม้อน้ำในอุดมคติที่ดูดซับความยาวคลื่นทั้งหมดของพลังงานที่แผ่ออกมา ไม่มีการสะท้อนหรือการส่งพลังงาน และมีค่าการแผ่รังสีที่ 1 บนพื้นผิว ควรชี้ให้เห็นว่าไม่มีวัตถุสีดำจริงในธรรมชาติ แต่เพื่อให้ชัดเจนและได้กฎการกระจายของรังสีอินฟราเรด การวิจัยทางทฤษฎีจะต้องเลือกแบบจำลองที่เหมาะสม ซึ่งก็คือแบบจำลองการสั่นเชิงปริมาณของรังสีในโพรงร่างกายที่เสนอ โดยพลังค์ เพื่อให้กฎของพลังค์ว่าด้วยการแผ่รังสีของวัตถุดำ ซึ่งก็คือการแผ่รังสีของวัตถุดำซึ่งแสดงด้วยความยาวคลื่น จึงเป็นจุดเริ่มต้นของทฤษฎีการแผ่รังสีอินฟราเรดทั้งหมด ดังนั้นจึงเรียกว่ากฎของการแผ่รังสีของวัตถุดำ
ผลของการแผ่รังสีของวัตถุต่อการวัดอุณหภูมิรังสี:
วัตถุที่มีอยู่จริงในธรรมชาตินั้นแทบจะไม่ใช่วัตถุสีดำ ปริมาณการแผ่รังสีของวัตถุจริงทั้งหมดไม่ได้ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นการแผ่รังสีและอุณหภูมิของวัตถุเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับประเภทของวัสดุที่ประกอบเป็นวัตถุ วิธีการเตรียม กระบวนการทางความร้อน สภาพพื้นผิว และสภาวะแวดล้อม ดังนั้น เพื่อให้กฎของการแผ่รังสีของวัตถุดำใช้ได้กับวัตถุที่ใช้งานได้จริงทั้งหมด จะต้องแนะนำค่าสัมประสิทธิ์ตามสัดส่วนที่เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติของวัสดุและสถานะพื้นผิว นั่นคือ ค่าการแผ่รังสี ค่าสัมประสิทธิ์นี้บ่งชี้ว่าค่าการแผ่รังสีความร้อนของวัตถุจริงใกล้เคียงกับการแผ่รังสีของวัตถุดำเพียงใด และค่าของมันอยู่ระหว่างศูนย์ถึงค่าที่น้อยกว่า 1 ตามกฎการแผ่รังสี ตราบใดที่ทราบค่าการแผ่รังสีของวัตถุ สามารถทราบลักษณะการแผ่รังสีอินฟราเรดของวัตถุใดๆ
ปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อการแผ่รังสีคือ:
ประเภทของวัสดุ ความหยาบผิว โครงสร้างทางกายภาพและเคมี และความหนาของวัสดุ เป็นต้น
เมื่อใช้เทอร์โมมิเตอร์แบบแผ่รังสีอินฟราเรดเพื่อวัดอุณหภูมิของชิ้นงาน อันดับแรกจำเป็นต้องวัดการแผ่รังสีอินฟราเรดของชิ้นงานภายในช่วงแถบ จากนั้นเทอร์โมมิเตอร์จะคำนวณอุณหภูมิของชิ้นงานที่วัดได้ ไพโรมิเตอร์แบบสีเดียวเป็นสัดส่วนกับปริมาณรังสีในแถบสี: ไพโรมิเตอร์แบบสองสีเป็นสัดส่วนกับอัตราส่วนของปริมาณรังสีในแถบสองแถบ
ระบบอินฟราเรด:
เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดประกอบด้วยระบบออปติคัล เครื่องตรวจจับโฟโตอิเล็กทริก เครื่องขยายสัญญาณ การประมวลผลสัญญาณ เอาต์พุตจอแสดงผล และส่วนอื่นๆ ระบบออปติกจะรวบรวมพลังงานรังสีอินฟราเรดของเป้าหมายในขอบเขตการมองเห็น และขนาดของขอบเขตการมองเห็นจะถูกกำหนดโดยส่วนออปติกของเทอร์โมมิเตอร์และตำแหน่งของเทอร์โมมิเตอร์ พลังงานอินฟราเรดจะโฟกัสที่ตัวตรวจจับแสงและแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่สอดคล้องกัน สัญญาณจะผ่านแอมพลิฟายเออร์และวงจรประมวลผลสัญญาณ และแปลงเป็นค่าอุณหภูมิของชิ้นงานที่วัดได้หลังจากได้รับการแก้ไขตามอัลกอริทึมของการรักษาภายในของเครื่องมือและค่าการแผ่รังสีของชิ้นงาน
